CN111688424A - 一种减震悬架 - Google Patents

Abstract

本发明适用于机器人技术领域，提供了一种减震悬架，包括车体、若干导向架、支架、车轮、若干减震器和导向块，各导向架上安装有支撑轴，各导向块上分别设有用于抵持对应支撑轴的弧形槽。当车轮在上下振动的过程中，各导向架通过各自的支撑轴可在对应的弧形槽上实现同步滑动，由于车体、导向架和支架形成一个平行四边形机构，故支架只能平行移动，同时，由于导向块的限位功能，使得各导向架各自伸出一部分长度，抵消支架往内或者往外的移动距离，保证了支架是在竖直方向上的运动，故与支架相连的车轮所在的平面始终与支撑面保持垂直状态，也不会产生侧向移动，因而车轮不会产生倾斜磨损和侧移磨损，进而可延长车轮的使用寿命。

Description

一种减震悬架

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种减震悬架。

背景技术

目前，机器人用的底盘减震悬架多采用单支点摆杆结构或者平行四边形加弹簧的组合结构，虽然这两种方式对杆件的受力较好，但是车轮在行驶过程中，由于路面颠簸，车轮会在竖直方向上实现上下振动，此时车轮半轴会绕安装铰链点旋转一定角度，将导致车轮与地面产生一个夹角，同时车轮与地面的接触中心会向车内或者车外偏移一个距离，夹角导致车轮不同地方受力不一样，受力大的磨损大，偏移导致移动过程中带来一个磨损，这样的周期动作就会带来周期性的倾斜磨损和侧移磨损，从而严重影响车轮的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减震悬架，以解决现有技术中存在的车轮存在倾斜磨损和侧移磨损而影响轮胎使用寿命的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种减震悬架，包括车体、分别安装于所述车体两侧的若干导向架、分别连接各所述导向架的支架、安装于各所述支架上的车轮和将所述车体与对应所述导向架连接的若干减震器，各所述导向架的一端与所述车体铰接，各所述导向架的另一端与对应所述支架铰接；所述减震悬架还包括安装于所述车体两侧的导向块，各所述导向架上安装有支撑轴，各所述导向块面向对应所述支撑轴的侧面上分别设有用于抵持对应所述支撑轴并引导各所述支撑轴滑动的弧形槽。

进一步地，各所述支撑轴与对应所述支架之间的直线距离相等。

进一步地，各所述导向块上于各所述弧形槽宽度方向之中部对应位置开设有供对应所述导向架穿过的通孔，各所述通孔沿该导向块的长度方向延伸设置，各所述支撑轴的两端分别抵接相应所述弧形槽。

进一步地，各所述支撑轴的两端分别安装有轴套。

进一步地，各所述导向块包括两个间隔设置的竖板、连接两个所述竖板之一端的第一横板和连接两个所述竖板之另一端的第二横板；所述第一横板安装于所述车体上，两个所述竖板、所述第一横板和所述第二横板围合成所述通孔。

进一步地，各所述导向块还包括分别与各所述竖板相连的若干支撑板，各所述支撑板的自由端安装于所述车体上。

进一步地，各所述导向架包括呈上下间隔设置的两个导向杆，各所述导向杆上设有所述支撑轴，各所述导向杆的一端与所述车体铰接，各所述导向杆的另一端与对应所述支架铰接，位于上侧的所述导向杆与所述减震器相连。

进一步地，各所述导向杆包括第一摆臂和与所述第一摆臂相连的第二摆臂，所述第一摆臂的自由端与所述车体铰接，所述第二摆臂的自由端与对应所述支架铰接，各所述支撑轴安装于对应所述第二摆臂上，所述第二摆臂上开设有供所述第一摆臂插入的盲孔。

进一步地，各所述导向杆还包括安装于所述盲孔中的弹性件，所述弹性件的一端与对应所述支撑轴相连，所述弹性件的另一端与对应所述第一摆臂相连。

进一步地，所述减震悬架还包括用于驱动各所述车轮转动的驱动机构，各所述驱动机构安装于对应所述支架上，各所述驱动机构与对应所述车轮相连。

本发明提供的减震悬架的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在车体上设置导向块，导向块上设有用于抵持各支撑轴并供各支撑轴滑动的弧形槽。由于车体、导向架和支架形成一个平行四边形机构，故支架只能平行移动，同时，由于导向块的限位功能，使得各导向架各自伸出一部分长度，抵消支架往内或者往外的移动距离，保证了支架是在竖直方向上的运动，故与支架相连的车轮所在的平面始终与支撑面保持垂直状态，也不会产生侧向移动，因而车轮不会产生倾斜磨损和侧移磨损，进而可延长车轮的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的减震悬架的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的导向架、支架和减震悬架连接的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的导向块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的导向杆的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第二摆臂的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的车轮处于自然状态下时减震悬架的等效示意图；

图7为图6中导向块、导向杆与支架连接的等效示意图；

图8为本发明实施例提供的车轮处于振动状态下时减震悬架的等效示意图；

图9为图8中导向块、导向杆与支架连接的等效示意图。

其中，图中各附图标记：

1-车体；11-固定座；12-支撑架；13-万向轮；14-定位座；

2-导向杆；21-支撑轴；22-轴套；23-第一摆臂；24-第二摆臂；240-盲孔；241-连接座；25-弹性件；

3-导向块；31-弧形槽；32-通孔；33-竖板；34-第一横板；35-第二横板；36-支撑板；360-安装孔；

4-支架；41-安装板；

5-车轮；6-减震器；7-驱动机构。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请一并参阅图1至图9，现对本发明实施例提供的减震悬架进行说明。该减震悬架包括车体1、设置于车体1一端之两侧的若干导向架(图未标)、分别与各导向架连接的支架4、设置于支架4上的车轮5和减震器6。各导向架的一端与车体1铰接，另一端与对应支架4铰接。车体1上安装固定有固定座11，各减震器6的一端与对应固定座11铰接；各导向架上设置有连接座241，连接座241由两个间隔设置的连接板(图未标)组成，各减震器6的另一端插入两个连接板中并通过螺栓固定以实现与连接座241的铰接。

可选地，导向架类似于拉伸气弹簧，不受轴向拉力或者拉力很小时，就如同一根连杆，当轴向拉力大于预设值时，可以轴向伸长。

以车体1的中轴线为中心线，车体1的两侧形成对称分布。为方便描述，现仅对车体1的一侧结构进行描述，另一侧的结构与之相同，不再一一赘述。

各导向架包括呈上下间隔设置的两个导向杆2，各导向杆2的一端与车体1铰接，另一端与支架4铰接，位于上侧的导向杆2与减震器6通过连接座241实现铰接。

该减震悬架还包括设置于各导向杆2上的支撑轴21和设置于车体1两侧的导向块3，各导向块3上设有若干弧形槽31，各弧形槽31与各支撑轴21为对应设置。弧形槽31开设于导向块3面向车轮5的侧面上，若干支撑轴21位于导向块3的同一侧，支撑轴21位于导向块3与车轮5之间，各支撑轴21可在对应弧形槽31上滑动。减震器6位于导向块3与支架4之间的位置处。

可选地，车体1的另一端之两侧设置有支撑架12，各支撑架12上设置有万向轮13。通过万向轮13和车轮5，可实现车体1的移动。

可选地，支撑轴21的外径Φ大小为19mm。在其它实施例中，支撑轴21的外径Φ大小也可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限定。

本发明实施例提供的减震悬架，与现有技术相比，本发明通过在车体1上设置导向块3，导向块3上设有用于抵持各支撑轴21并供各支撑轴21滑动的弧形槽31。由于车体1、导向架和支架4形成一个平行四边形机构，故支架4只能平行移动，同时，由于导向块3的限位功能，使得各导向架各自伸出一部分长度，抵消支架4往内或者往外的移动距离，保证了支架4是在竖直方向上的运动，故与支架4相连的车轮5所在的平面始终与支撑面保持垂直状态，也不会产生侧向移动，因而车轮5不会产生倾斜磨损和侧移磨损，进而可延长车轮5的使用寿命。

进一步地，请一并参阅图7和图9，作为本发明实施例提供的减震悬架的一种具体实施方式，各支撑轴21与对应支架4之间的直线距离相等。现就两根导向杆2、支架4和导向块3组成的四边形进行描述。图7中，当车轮5不产生振动时，两根导向杆2、支架4、两个支撑轴21的连线呈矩形结构，各支撑轴21与支架4之间的直线距离均为L，支架4位于竖直方向上。图9中，当车轮5产生振动时，支架4向上移动，此时与支架4铰接的两根导向杆2也一并转动，两根导向杆2、支架4和导向块3组成平行四边形结构，各支撑轴21与支架4之间的直线距离均为H，支架4在上移的过程中始终保持在竖直方向上。所以，车轮5无论在上下振动或者转弯的过程中，支架4都始终保持在竖直方向上，不会发生侧向移动的现象，因此车轮5不会产生倾斜磨损和侧移磨损，可提高车轮5的使用寿命。

可选地，各车轮5所在的平面与水平面垂直，各支架4所在的平面与水平面垂直，各车轮5所在的平面与各支架4所在的平面平行。具体地，各支架4上安装固定有安装板41，各安装板41上安装用于带动各车轮5转动的驱动机构7，该驱动机构7与对应车轮5相连。可选地，驱动机构7可为电机，在此不作唯一限定。此结构，通过将车轮5所在的平面与支架4所在的平面设置成平行关系，车轮5在上下振动的过程中，车轮5和支架4可实现同步平移，由于各支撑轴21与对应支架4之间的直线距离始终保持一致，所以车轮5和支架4均不会发生侧向移动的现象，因此车轮5不会产生倾斜磨损和侧移磨损，可提高车轮5的使用寿命。通过驱动机构7可带动车轮5转动，从而可实现使用了该减震悬架的机器人的自主移动，提高其移动效率。

进一步地，请一并参阅图1和图3，作为本发明实施例提供的减震悬架的一种具体实施方式，各导向块3上于各弧形槽31宽度方向之中部位置开设有供对应导向杆2穿过的通孔32，各支撑轴21的两端分别伸出对应导向杆2，各支撑轴21之伸出部分与对应弧形槽31相抵接。

可选地，导向块3包括两个间隔设置的竖板33、连接两个竖板33之上端的第一横板34、连接两个竖板33之下端的第二横板35和两个支撑板36，各支撑板36的一端与对应竖板33固定连接，各支撑板36的另一端上开设有安装孔360，通过螺丝将支撑板36锁紧固定在车体1上。两个间隔设置的竖板33、第一横板34和第二横板35之间合围的空间构成上述通孔32，各导向杆2可穿过该通孔32设置。各竖板33的一侧为支撑板36，另一侧为弧形槽31；各支撑轴21对应的弧形槽31具有相同的曲率半径。

各支撑轴21的两端分别伸出对应导向杆2，且各支撑轴21之伸出部分的长度相等；各支撑轴21之伸出部分分别与各竖板33上的弧形槽31形成抵接。导向杆2在通孔32中移动的过程中，各支撑轴21的伸出部分在对应弧形槽31上滑动，导向块3通过将各支撑轴21的伸出部分抵挡，可有效避免车轮5的侧向移动。此结构，该通孔32可起到一定的限位作用，保证各导向杆2沿通孔32的长度方向移动，而不会产生移动。

弧形槽31的弧形曲线是通过下述方式确定的：

方案一：导向杆2的一端铰接在车体1上，另一端铰接在支架4上。以导向杆2一端与车体1的铰接处为起点A，以导向杆2另一端与支架4的铰接处为终点B，起点A与终点B之间的长度为L1；定义支撑轴21的轴心为C，该轴心C与终点B之间的长度确定为L2。将终点B竖直向上移动一段距离X，得到B1点，以模拟车轮5向上的振动位移(B点与B1点之间的间距X数值越小，则得到的弧形曲线越精确)。连接A点与B1点得到AB1线段，在AB1线段上取C1点，使C1B1线段的长度保持为L2，以C1点为圆心，以支撑轴21的外径Φ画圆。重复以上步骤，依次得到以C2、C3…等为圆心，外径为Φ的多个相等的圆，各圆所形成的包络线即为弧形曲线。

方案二：通过ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，机械系统动力学自动分析)仿真模拟获取更加精确的弧形曲线。将处理好的3D模型导入至ADAMS中，在模型中取点，设定车轮5的位移及时间，通过仿真模拟确定弧形曲线。此方法较上述方法获得的弧形曲线的精确度要高。

进一步地，请一并参阅图2和图4，作为本发明实施例提供的减震悬架的一种具体实施方式，各支撑轴21的两端分别转动安装有轴套22。可选地，各轴套22的宽度小于或者等于对应弧形槽31的宽度。此结构，各轴套22可在对应的弧形槽31上滑动，各轴套22也能在对应的支撑轴21上转动，可将支撑轴21与弧形槽31内壁之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而减小支撑轴21与导向块3之间的摩擦系数，便于支撑轴21在导向块3上的有效滑动，可延长减震悬架的使用寿命。

可选地，弧形槽31的宽度大于轴套22的宽度。在各弧形槽31上开设有凹槽(图未示)，各轴套22可伸入对应的凹槽中，并可在对应的凹槽中实现滑动。此结构，通过凹槽可限制轴套22的滑动方向，避免轴套22沿其它方向滑动而导致车轮5的侧向移动，从而提高支撑轴21在弧形槽31上滑动的可靠性及有效性。

可选地，轴套22的宽度大于弧形槽31的宽度。沿各轴套22的周边开设有定位槽(图未示)，各弧形槽31可伸入对应的定位槽中，轴套22通过定位槽可在对应的弧形槽31中实现滑动。此结构，通过定位槽可限制轴套22的滑动方向，避免轴套22沿其它方向滑动而导致车轮5的侧向移动，从而提高支撑轴21在弧形槽31上滑动的可靠性及有效性。

进一步地，请一并参阅图1和图4，作为本发明实施例提供的减震悬架的一种具体实施方式，各导向杆2包括第一摆臂23和与第一摆臂23相连的第二摆臂24，第一摆臂23的自由端与车体1铰接，第二摆臂24的自由端与对应支架4铰接，各支撑轴21安装于对应第二摆臂24上。可选地，第二摆臂24的外径大于第一摆臂23的外径，第一摆臂23的一端伸入第二摆臂24中。此结构，车体1上设置有定位座14，定位座14由两个间隔设置的定位板(图未标)组成，第一摆臂23的一端插入两个定位板中以实现与定位座14的铰接，通过将导向杆2设置成第一摆臂23和第二摆臂24，可实现导向杆2的两端分别与车体1和支架4的铰接固定，从而实现第一摆臂23在车体1上的有效转动，第二摆臂24在支架4上的有效转动，进而实现导向杆2的有效转动。

可选地，各第二摆臂24的一端开设有供对应第一摆臂23插入的盲孔240，各支撑轴21沿垂直于对应盲孔240的轴线方向设置，各第一摆臂23的自由端伸入对应盲孔240中并与对应支撑轴21抵接。具体地，第二摆臂24的一端沿其长度方向开设有盲孔240，支撑轴21沿垂直于第二摆臂24的长度方向并插穿设置于该第二摆臂24上，支撑轴21穿过盲孔240设置。第二摆臂24的另一端上安装固定有连接座241，减震器6的一端铰接于该连接座241上。该连接座241与第二摆臂24可为一体成型，在此不作唯一限定。此结构，便于第一摆臂23与第二摆臂24之间的有效连接，以及减震器6与导向杆2之间的铰接。

进一步地，请一并参阅图6和图8，作为本发明实施例提供的减震悬架的一种具体实施方式，各导向杆2还包括安装于盲孔240中的弹性件25，弹性件25的一端与对应支撑轴21相连，另一端与对应第一摆臂23相连。可选地，该弹性件25为弹性，在此不作唯一限定。此结构，该弹性件25始终处于压缩状态，第一摆臂23可将对应第二摆臂24拉紧固定，避免车轮5向外偏移。第一摆臂23、弹性件25和第二摆臂24可组成摩擦副，当车轮5在上下振动的过程中，可实现第一摆臂23与第二摆臂24之间距离的有效变化，从而实现导向杆2的有效转动。

可选地，沿第一摆臂23至第二摆臂24的方向，导向块3、支撑轴21、减震器6、支架4和车轮5呈依次设置。各支撑轴21可在导向块3对应的弧形槽31上同步滑动，各支撑轴21的轴心的连接始终在同一竖直直线上，支架4所在的直线与该竖直直线平行，车轮5所在的直线也与该竖直直线平行，因此车轮5仅能实现平移，而不会发生侧向移动，不存在倾斜磨损和侧移磨损，可延长车轮5的使用寿命。减震器6可对车轮5的上下振动起到一定的减震作用，提高减震悬架的平稳性及使用可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减震悬架，其特征在于：包括车体、分别安装于所述车体两侧的若干导向架、分别连接各所述导向架的支架、安装于各所述支架上的车轮和将所述车体与对应所述导向架连接的若干减震器，各所述导向架的一端与所述车体铰接，各所述导向架的另一端与对应所述支架铰接；所述减震悬架还包括安装于所述车体两侧的导向块，各所述导向架上安装有支撑轴，各所述导向块面向对应所述支撑轴的侧面上分别设有用于抵持对应所述支撑轴并引导各所述支撑轴滑动的弧形槽。

2.如权利要求1所述的减震悬架，其特征在于：各所述支撑轴与对应所述支架之间的直线距离相等。

3.如权利要求1所述的减震悬架，其特征在于：各所述导向块上于各所述弧形槽宽度方向之中部对应位置开设有供对应所述导向架穿过的通孔，各所述通孔沿该导向块的长度方向延伸设置，各所述支撑轴的两端分别抵接相应所述弧形槽。

4.如权利要求3所述的减震悬架，其特征在于：各所述支撑轴的两端分别安装有轴套。

5.如权利要求3所述的减震悬架，其特征在于：各所述导向块包括两个间隔设置的竖板、连接两个所述竖板之一端的第一横板和连接两个所述竖板之另一端的第二横板；所述第一横板安装于所述车体上，两个所述竖板、所述第一横板和所述第二横板围合成所述通孔。

6.如权利要求5所述的减震悬架，其特征在于：各所述导向块还包括分别与各所述竖板相连的若干支撑板，各所述支撑板的自由端安装于所述车体上。

7.如权利要求1所述的减震悬架，其特征在于：各所述导向架包括呈上下间隔设置的两个导向杆，各所述导向杆上设有所述支撑轴，各所述导向杆的一端与所述车体铰接，各所述导向杆的另一端与对应所述支架铰接，位于上侧的所述导向杆与所述减震器相连。

8.如权利要求7所述的减震悬架，其特征在于：各所述导向杆包括第一摆臂和与所述第一摆臂相连的第二摆臂，所述第一摆臂的自由端与所述车体铰接，所述第二摆臂的自由端与对应所述支架铰接，各所述支撑轴安装于对应所述第二摆臂上，所述第二摆臂上开设有供所述第一摆臂插入的盲孔。

9.如权利要求8所述的减震悬架，其特征在于：各所述导向杆还包括安装于所述盲孔中的弹性件，所述弹性件的一端与对应所述支撑轴相连，所述弹性件的另一端与对应所述第一摆臂相连。

10.如权利要求1-9任一项所述的减震悬架，其特征在于：所述减震悬架还包括用于驱动各所述车轮转动的驱动机构，各所述驱动机构安装于对应所述支架上，各所述驱动机构与对应所述车轮相连。

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